華中農(nóng)業(yè)大學(xué)工學(xué)院 李旭榮 黃 丹

現(xiàn)代社會(huì)建設(shè)離不開道路建設(shè)?！耙敫?，先開路”的口號(hào)一直被人們倡導(dǎo)，可見路是中國人民通向富裕、中國社會(huì)通向繁榮、中華民族通向復(fù)興的橋梁。修路就離不開軋路機(jī)。這里設(shè)計(jì)的軋路機(jī)是滾柱式，后四輪驅(qū)動(dòng)整機(jī)運(yùn)行，前輪導(dǎo)向作用，行駛時(shí)速度緩慢，軋力大，其中前面的滾柱為主要接觸部件，質(zhì)量大從而實(shí)現(xiàn)有效壓緊路面，屬大型機(jī)械，可應(yīng)用于土木工程建設(shè)。Admas可以對(duì)已經(jīng)設(shè)計(jì)好的軋路機(jī)進(jìn)行虛擬樣機(jī)建模，并分析該軋路機(jī)的運(yùn)動(dòng)特性等，從而驗(yàn)證該設(shè)計(jì)是否正確。

1 軋路機(jī)工作原理圖

圖1 工作原理圖

圖2 軋路機(jī)虛擬樣機(jī)模型

軋路機(jī)工作原理是驅(qū)動(dòng)輪1、驅(qū)動(dòng)輪2分別由電機(jī)驅(qū)動(dòng)做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，通過連桿1、連桿2傳動(dòng)到推桿，推桿做平移運(yùn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)滾柱的平動(dòng)；同時(shí)車身與推桿相對(duì)移動(dòng)。車身相對(duì)大地也做平移運(yùn)動(dòng)。

2 軋路機(jī)虛擬樣機(jī)建模

2.1 軋路機(jī)建模

該軋路機(jī)整個(gè)虛擬樣機(jī)由車身、滾筒、車輪、連動(dòng)部分和地板5部分組成，分別各個(gè)建模，步驟如下：

（1）啟動(dòng)Adams/view，在歡迎對(duì)話中選擇新建模型，模型名字輸入框中輸入yaluji。

（2）設(shè)置環(huán)境：單擊菜單【settings】-[working gird]，在工作柵格設(shè)置對(duì)話框中，將工作柵格的X和Y尺寸設(shè)置為10m，間距【spacing】為0.125m。調(diào)整視圖，點(diǎn)擊View菜單，選擇CoordinatewindowF4，打開坐標(biāo)窗口。

（6）連續(xù)點(diǎn)擊布爾運(yùn)算，車身合為一體。

（7）滾筒：改變環(huán)境，單擊菜單【settings】-[working gird]，在工作柵格設(shè)置對(duì)話框中，將方向setorientation設(shè)置為 globalXZ。點(diǎn)擊圖標(biāo)，選 newpart,分別設(shè)置length為2.5m，radius為0.8m,選擇相應(yīng)點(diǎn)進(jìn)行定位。

最后建立的模型如圖2所示。

2.2 添加約束和驅(qū)動(dòng)

分別將建立的模型之間添加上正確的約束和驅(qū)動(dòng)。車身與車輪之間用旋轉(zhuǎn)副連；車身相對(duì)于大地為移動(dòng)，用移動(dòng)副連接；底板與軌道與大地固定，車身與修飾，用固定副連；導(dǎo)向車輪要求與底板接觸，采用接觸副。

3 動(dòng)態(tài)仿真與運(yùn)動(dòng)分析

為了驗(yàn)證所建模型的正確性,我們要分析它的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。

3.1 滾筒質(zhì)心沿X軸運(yùn)動(dòng)速度見圖3。滾筒質(zhì)心繞Z軸旋轉(zhuǎn)的角速度見圖4。

圖3 滾筒質(zhì)心沿x方向運(yùn)動(dòng)速度

圖4 滾筒質(zhì)心繞Z軸旋轉(zhuǎn)的角速度

從這兩個(gè)圖可以看出,說明滾筒的運(yùn)動(dòng)是沿地面直線運(yùn)動(dòng)的同時(shí)自身圍著質(zhì)心旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)符合設(shè)計(jì)要求。

3.2 中間連接在車身上輪子的輪心沿X軸速度曲線見圖5

由圖5知在運(yùn)動(dòng)過程中火車的運(yùn)動(dòng)速度是恒定的，它的大小與所加驅(qū)動(dòng)有關(guān)。同時(shí)中間輪心的運(yùn)動(dòng)是隨著車身的運(yùn)動(dòng)而拖動(dòng)的，所以保持恒定速度。

圖5 連接在車身上輪子的輪心沿x軸速度

圖6 輪子與連桿接觸點(diǎn)沿x軸速度

3.3 輪子與連桿接觸點(diǎn)沿x軸速度見圖6

圖6說明接觸點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)是周期性的，運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)，符合設(shè)計(jì)前的構(gòu)想。

3.4 聯(lián)動(dòng)構(gòu)件位置分析

推桿的位置由輪子的轉(zhuǎn)動(dòng)和連桿的傳動(dòng)實(shí)現(xiàn)，從而推動(dòng)滾柱前行。圖7所示為剛啟動(dòng)時(shí)聯(lián)動(dòng)桿件的位置，行駛到半個(gè)周期時(shí)連桿位置如圖8所示。整個(gè)運(yùn)動(dòng)中沒有干涉現(xiàn)象出現(xiàn)。充分說明了該設(shè)計(jì)的正確性和可行性。

圖7

圖8